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Fiche détaillée Thèses
Université Paris Sud - Paris XI (22/06/2011), Christian Chopin;Teddy Parra (Dir.)
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Thermobaromètrie des phylloscilicates dans les séries naturelles : conditions de la diagénèse et du métamorphisme de bas degré
Franck Bourdelle1, 2

Les illites et les chlorites sont des minéraux ubiquistes dans la plupart des roches diagénétiques. Leurs compositions chimiques dépendent des conditions physiques subies (pression, P ; température, T) et de la composition de l'encaissant (e.g. Vidal et al., 1999 ; Parra et al., 2002a, 2002b). Ces minéraux peuvent donc potentiellement être de très bons marqueurs de l'histoire de l'enfouissement, et sont à la base de nombreuses méthodes empiriques ou thermodynamiques d'estimation des conditions P-T.Une compilation de données naturelles et la comparaison des thermobaromètres existants ont permis d'établir leurs limitations respectives. Pour s'en affranchir, un nouveau modèle ordonné de solution solide pour les chlorites a été développé, qui rend compte des forts contenus en silicium observés dans les chlorites naturelles de basses températures. La calibration de ce nouveau thermobaromètre sur des domaines géologiques variés de BT-BP a été testée sur des analyses de chlorites naturelles de la Gulf Coast (Texas) au pic de température (où les données P-T ont été mesurées in situ) et montre d'excellents résultats. Concernant les illites, le modèle thermodynamique le plus abouti (Dubacq et al., 2010) a également été testé de manière à estimer sa précision. L'étude a été complétée par la quantification de l'influence du fer ferrique. Les analyses chimiques utilisées ont été obtenues grâce à un protocole analytique à haute résolution spatiale. Alliant FIB et MET-EDS, ce protocole a permis une étude microtexturale et chimique fine des chlorites et des illites. Il en ressort que ces minéraux possèdent une diversité intracristalline dans leurs compositions et que la zonation chimique résultante apparaît comme une potentielle source d'erreurs dans la calibration des thermobaromètres, tout en permettant d'envisager la notion d'équilibre à l'échelle locale.Cette approche a été utilisée pour quantifier les trajets P-T d'unités géologiques des Alpes de Glarus. Ces résultats, comparés à ceux obtenus avec des méthodes thermobarométriques conventionnelles, donnent une bonne image des processus d'enfouissement et d'exhumation des roches de basse température. Ainsi, il apparaît que chaque composition enregistre une portion du chemin P-T rétrograde. D'une manière générale, chaque zone d'un même cristal renvoie à une partie de l'histoire de la roche.
1 :  IFPEN - IFP Energies Nouvelles
2 :  LGE - Laboratoire de géologie de l'ENS
Thermobarométrie – Phyllosilicate – Illite – Chlorite – Diagenèse – MET-EDS – FIB

Thermobarometry of phyllosilicates in natural fields : diagenesis and low-grade metamorphism conditions
Illite and chlorite are ubiquitous in most diagenetic rocks. Their chemical compositions are sensitive to thermobarometric conditions (pressure, P; temperature, T) and the bulk composition (e.g. Vidal et al., 1999; Parra et al., 2002a, 2002b). These minerals can be good indicators of burial history, and are the basis of several empiric or thermodynamic methods to estimate P-T conditions. A compilation of natural data and the comparison of existing thermobarometers allowed to establish their limitations. To circumvent it, an ordered model of solid solution for chlorites was developed which considers Si-rich low-T compositions. The calibration of this new thermobarometer on various LT-LP geologic fields was tested on natural chlorites analysis of Gulf Coast (Texas) at metamorphic peak, and gives accurate results. Concerning illites, the thermodynamic model of Dubacq et al. (2010) was also tested to estimate its precision. The study was completed by the quantification of the Fe3+ effects. Chemical analyses were obtained by an analytical protocol with high spatial resolution. Combining FIB and EDX-TEM, this protocol allowed an accurate microstructural study of chlorites and illites. These minerals have an intracristalline diversity of their chemical composition. The resulting chemical zonation is a potential error in calibration of thermometers, but allowed consideration of local equilibrium.This approach was used to quantify the P-T path of geologic units in Alps (near Glarus). These results, compared to results of conventional thermobarometers, give a good representation of burial and exhumation process for low-T rocks. Thus, the chemistry records a part of retrograde P-T path and each part of a crystal zoning corresponds to a part of rocks history.
Thermobarometry – Phyllosilicate – Illite – Chlorite – Diagenesis – TEM-EDX – FIB